為什么“電動爹”愛拼風阻系數，燃油車不當回事？
水滴 崔建偉 | 05-28
201052
一提起新能源車，降低風阻系數差不多是必備技能，阿維塔12風阻系數0.217Cd，奔馳EQS 風阻系數0.200Cd，領克Z10風阻系數0.198Cd，小米SU7風阻系數0.195Cd，極狐阿爾法S5風阻系數0.1925Cd，筆者查到的目前量產新能源車型最低的風阻系數是東風風行星海S7的0.191Cd。像極了人類百米飛人大戰不斷提升世界紀錄，不斷比拼小數點后多位，不斷逼近極限。
風阻系數這個曾經只出現在飛機設計手冊中的術語，如今已成為新能源車企發布會的“頭號明星”。為什么會這樣？
什么是風阻系數？
風阻系數是空氣阻力系數的簡稱，風阻系數表示了汽車的外形對空氣流動的阻礙程度，迎風面積一定的情況下，風阻系數的數值越小，越有利于降低車輛行駛時的氣動阻力，越有利于降低能耗。
先看一下常見物體的風阻系數：
高爾夫球：0.25 – 0.3
雨傘（打開頂風）：1.1 – 1.4
跳傘人體（張開四肢）：1.0 – 1.3
跳傘人體（收緊身體）：0.7 – 0.8
乒乓球（飛行中）：0.45 – 0.5
風阻是車輛行駛時來自空氣的阻力，在汽車空氣動力學領域，一般劃分成四種來源：
1. 壓差阻力：由于運動空氣的粘性，致使車輛前后產生壓力差而形成的阻力，它是氣動阻力的最主要組成部分（可能在60%以上 ）。導致汽車行駛時，車前方承受大氣的壓力，但空氣在繞開車輛后，由于運動空氣的粘性，車輛尾部的壓力不能迅速恢復，致使車輛的前后有很大的壓力差。
2. 摩擦阻力：空氣的粘性作用使得空氣與汽車車身表面產生摩擦而形成的阻力，一般摩擦阻力小到幾乎可以忽略。
3. 誘導阻力：誘導阻力是由車身附著渦流誘導產生的能力損失而導致的。
4.干涉阻力：一般指汽車外表面上的各附件和孔眼、凹槽及縫隙所引起的氣流干涉而導致的阻力。
想要降低風阻系數，就要著手從上面四個來源下手處理。
所以我們看到現在的新能源車造型設計越來越相似，從車輛外觀造型看，前端造型、頂端造型、側面造型都是越圓潤風阻系數越小，封閉式前臉、流線型的造型設計、電子后視鏡、隱藏式車門把手、輪轂封裝，還有我們看不到的底盤封裝設計，前輪擋板斜坡設計、后部護板設計等等。
有點需要注意，cd不是風阻系數單位，是計算出來的系數，是一個比值。cd準確寫法其實是“C_d”，里面的這個d是小寫的，是下小標。“_”是指小標，drag小標的縮寫，C是Coefficient系數的意思，在實驗室里通常是用C然后小標d 來代指風阻的系數，這個系數是一個比值，沒有單位。
為什么新能源車這么在意燃油車反而無所謂？
風阻系數每降低0.01Cd，純電動車續航里程可提升5到10公里。具體數值和不同車型的能耗水平有關，比如有的車能耗較大，百公里20度電，可能風阻系數降低帶來的續航里程增加并不明顯。
在高速行駛時，風阻占行駛阻力的主要部分，在同樣的動力水平條件下，超低風阻也可以提升車輛的理論最高車速，不過由于安全原因，實際生活中駕駛體驗不明顯。
因為不同車型設計、能耗、電池各方面的不同，所以不同車型的風阻不能直接推導出續航的差異，但對同一車型，如果使風阻系數從0.27降低到0.21，那它的綜合續航里程可能會增加30~40km左右，如果是高速行駛，里程提升會更加明顯。
風阻系數的計算公式中，空氣阻力和車速的平方成正比。車速從60km/h提升到120km/h時，風阻能耗占比從20%飆升至65%，這也是新能源車在高速中續航打折很多的一個原因。
若速度達到200km/h，85%的能耗都是在對抗空氣阻力。這種指數級增長的能耗特性，讓新能源車對風阻的敏感度遠超燃油車。
對于燃油車而言，發動機功率冗余和變速箱調節能力讓風阻系數變成了灑灑水。燃油車的發動機功率通常遠超日常需求。舉個例子，一臺2.0T發動機，性能取向的調教最大功率能達到300kW以上， 經濟型的調教也能輕松做到140kW以上，120km/h高速勻速巡航時其實只需要20-30kW功率輸出。即使風阻系數增加導致額外功率消耗，比如增加10kW甚至20kW，發動機的冗余功率也能輕松覆蓋，用戶幾乎察覺不到動力變化。
第二個則是變速箱的“動態補償”作用，多檔位變速箱不管是8AT、7DCT都能通過調節擋位和負載，使發動機始終處于高效運轉區間。例如，當風阻增大導致車速下降時，變速箱會自動降檔，提升發動機轉速以維持動力輸出，間接抵消了風阻的影響。這種動態調節能力掩蓋了風阻變化帶來的能耗波動。
在市區低速行駛時，風阻能耗占比僅20%-30%，且頻繁啟停導致油耗波動更大，燃油車的風阻優化效果其實難以被用戶感知。即使風阻系數降低0.05Cd，實際油耗差異可能不足5%，一腳地板油可能就把風阻系數辛辛苦苦優化來的那幾滴油干沒了。
高速時正好是燃油車發動機的高效區間，正好是省油階段，燃油車在高速場景下對風阻的敏感度天然更低。
這里面還涉及到汽油和電之間存在天然的差異。燃油車能量利用率僅為20%-30%，大部分能量以熱量形式散失。相比之下，風阻造成的能量損失僅占燃油總消耗的5%-10%，屬于次要矛盾。一輛燃油車高速行駛時，60%的油耗用于克服風阻，但若綜合全場景使用，風阻優化的節油效果會被發動機低效性淹沒。
但是電動車能量利用率能達到80%-90%，電機效率曲線呈 “高原形”，在寬泛的轉速范圍內保持高效率。風阻對續航的影響被放大。
打個比方滿分100分的考試，燃油車發揮好能考40分，一般情況就是30分，至于是25分還是35分感官差別都不大。新能源車能考八九十分，79分和80分，89分和90分，感官差別就大很多。
汽油能量密度是鋰電池的 40-80倍。如果考慮到實際應用中，內燃機效率低，電動機效率高，汽油的有效能量密度也是鋰電池的16倍左右，導致電的敏感程度遠高于汽油。燃油車的補能速度遠大于電車這是大家耳熟能詳的。
另外和設計的優先級也有關系，燃油車更關注動力性能、NVH等等，用戶對個性化外觀的追求遠高于對風阻系數的追求。
最后還有一個非常關鍵的原因是對于燃油車來說優化風阻系數不劃算，燃油車風阻系數很早就從早期的0.8優化到現在0.25-0.35的水平，進一步降低需要巨額投入，比如風洞測試，重新造型設計，相比之下還不如做動力系統的優化。
但也要看到風阻系數犧牲了便利性，最明顯的就是隱藏式車門把手，頻頻被大家吐槽。還有空間的妥協，新能源車有一個算一個都是溜背造型，又因為電池的厚度，又要保證車身高度不至于太高，都是用了全景天幕，很大程度上擠壓了后排頭部空間。
如果車本身已經非常圓滑，沒有辦法再優化了，比如奔馳EQS算是為了風阻系數優化出的造型，那就要上附加套件，各種空氣動力學部件，主動尾翼、擴散器等等。說實話大家這么熱衷提升風阻系數，實在是沒有辦法，在電池能量密度尚未突破的當下，風阻優化仍是提升續航最經濟的路徑。在有限的食材情況下，盡可能炒出一盤好菜端上桌。賣相好、食客買單才有繼續呆在后廚的機會。
